基于應用型人才培養(yǎng)的Java綜合實訓課程教學改革研究

龍丹　劉欣　楊呈永

關鍵詞：應用型人才培養(yǎng)；Java 技術；綜合實訓課程；案例設計；CDIO 模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）14-0131-03

1 前言

隨著“雙一流”計劃的推進，提升課程質量，引進先進教學理論進行課程建設，成了高校教學改革的方向。應用型人才是指能將專業(yè)知識和技能應用于所從事的專業(yè)社會實踐的一種專門的人才類型。應用型本科院校學生的培養(yǎng)，既不同于研究型高校，又不同于高職高專類院校[1]，介于工程研究型和技能應用型之間，其培養(yǎng)原則是堅持理論科學教育與實踐訓練并重，還注重學生的后續(xù)發(fā)展。考慮到社會對應用型高校軟件人才的需求，集中在掌握某種熟練編程語言的系統(tǒng)分析和設計類的軟件工程師，并要求其具備良好的職業(yè)素養(yǎng)和團隊合作能力。因此，應用型本科院校所培養(yǎng)的學生應具有一定基礎的專業(yè)理論知識，同時，需具有較強的實踐動手能力，并能綜合運用所學的知識分析新情況，解決新問題[2]。

Java 是一門優(yōu)秀的編程語言，具有四個顯著特點：1）簡單易用。只需掌握一些基本的語法和概念，就可以實現(xiàn)一些可用的應用程序；2）跨平臺。可通過Java 虛擬機（JVM，Java Virtual Machine）實現(xiàn)在Win?dows、Linux等不同操作平臺上的運行；3）面向對象。Java將現(xiàn)實世界中的事物抽象成對象，對象是面向對象程序設計的核心；4）可靠安全。由于Java經常會應用在網絡環(huán)境中，故Java也提供了相應的安全防護機制保障程序的正常運行。因此，Java受到廣大IT行業(yè)從業(yè)者的歡迎，并在行業(yè)和企業(yè)信息化、電子政務及辦公自動化、嵌入式設備及消費類電子產品和輔助教學等領域有著廣泛的應用空間，在各行各業(yè)進行數(shù)字化智能化轉型的過程中占有主導的地位。

目前，國內大多數(shù)高校都開設了Java 的相關課程，例如，本校開設了Java 程序設計、JSP+JavaEE （Web）網站程序設計、Java EE項目開發(fā)及應用等，從事與Java技術相關的軟件開發(fā)、測試、運營和維護是當前本科高校計算機相關專業(yè)畢業(yè)生的一個就業(yè)熱點，如何更好地讓學生掌握Java技術來解決實際問題成為教學中的重中之重。綜合實訓教學將以前置課程知識內容為基礎，并加以綜合運用，以學生的動手操作實踐能力培養(yǎng)為核心。通過綜合實訓，在“學中做，做中學”，實現(xiàn)將理論知識從“我懂得”到“我用會”的跳躍，讓學生掌握理論與實踐相結合的知識體系，培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)，這一過程，亦是提升學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力的有效途徑。

2 當前教學存在的問題

Java+SQL綜合信息管理系統(tǒng)開發(fā)實訓（以下簡稱Java綜合實訓）為期3學周，是本校計算機科學與技術和軟件工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課，目的是綜合運用Java技術、數(shù)據(jù)庫原理和軟件工程理論等完成軟件的開發(fā)與調試，從而提升學生軟件應用開發(fā)能力。該實訓課程的先修課程是Java程序設計、數(shù)據(jù)庫原理及應用等課程，在與實訓最為緊密的Java程序設計教學中，圍繞Java的基礎程序設計、面向對象程序設計和事件處理三大塊核心領域，對Java的基本數(shù)據(jù)類型、運算符、表達式和語句、類與對象、子類與繼承、接口與實現(xiàn)、內部類與異常類、常用實用類、組件及事件處理、輸入和輸出流、BC與MySQL數(shù)據(jù)庫、Java多線程機制、Java網絡編程等內容進行了細致講解。原有實訓存在以下不足之處：1）部分教師未能將課程發(fā)展觀應用于實訓教學中，致使實訓內容與行業(yè)發(fā)展脫節(jié)；2）在原有要求中，只是強調學生的對Java技術和相關軟件理論的應用，但缺少進行軟件開發(fā)過程中，對分析和設計方面的能力培養(yǎng)，學生的工程意識不強；3）學生遇到問題時，第一反應不是自主地分析思考，而是過度依賴老師解答；4）缺少語言表達能力和團隊合作能力的培養(yǎng)，“閉門造車”的情形比比皆是；5）偏重結果輕視過程，致使學生在需求發(fā)生變更時，無從下手。因此，對Java綜合實訓課程進行教學改革是必要的，也是必需的。

3 課程改革方案

由于Java綜合實訓課程是一門綜合實訓類課程，具有實踐性強、知識點多、擴展性廣等特點。為了進一步提高學生使用Java語言解決實際問題的能力，課程組應用型人才培養(yǎng)要求，以及從精通Java技術、熟練掌握數(shù)據(jù)庫基礎SQL語句、存儲過程和觸發(fā)器等功能應用、了解軟件工程思想與軟件設計開發(fā)流程、有較好團隊合作能力和溝通交流能力等崗位需求入手，對課程目標、基本要求、實訓內容、教學設計過程和考核方式進行了改革，引入CDIO模式，培養(yǎng)學生在交流溝通、團隊合作以及時間管理等方面的職業(yè)素養(yǎng)，從而更好地提升學生的工程意識和工程能力[3-5]。實訓的整體流程如圖1所示。

3.1 課程目標和基本要求

根據(jù)改革的要求，本課程的目標在原有的提升學生使用Java語言進行編程的基礎上，設置讓學生“跳一跳，夠得著”的實訓難度，增加了采用面向對象的設計方法對軟件系統(tǒng)進行設計，并使用開發(fā)工具（IDEA）實現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)的能力的目標要求。此外，本門課程的基本要求調整為：1）要求學生能用Java語言環(huán)境針對自己所選擇的課題結合實際的業(yè)務和操作流程進行詳細的需求分析，要求符合軟件工程學的規(guī)律；2）能在需求分析的基礎上進行數(shù)據(jù)庫的概念結構、邏輯結構和物理結構設計，要求給出相應的ER模型、邏輯模型；3）要求軟件系統(tǒng)的界面簡潔友好，功能完整；4）需要進行必要的測試，并給出一定的測試用例；5）根據(jù)自己的軟件系統(tǒng)和各階段的成果，完成能清晰表達個人成果和觀點的綜合實訓報告。

3.2 實訓案例設計

根據(jù)應用型人才培養(yǎng)的要求和Java開發(fā)工程師所對應的崗位需求，實訓題目以案例的形式給出，案例由指導老師設計，案例的題目主要分為兩個大類：管理類軟件和游戲類軟件[6]。管理類軟件主要是開發(fā)一個小型管理系統(tǒng)，該管理系統(tǒng)以對數(shù)據(jù)庫的增、刪、查、改為主要操作，如學生成績管理系統(tǒng)、飛機訂票系統(tǒng)、超市銷售系統(tǒng)、個人記賬系統(tǒng)等，將Java技術和數(shù)據(jù)庫理論進行了結合，為后續(xù)進行Java Web的進階開發(fā)打下基礎。游戲類軟件主要是推箱子游戲、彈球小游戲等，在游戲制作過程，通常以圖形界面編程為核心，需引入數(shù)據(jù)庫技術以存儲游戲過程中的必要數(shù)據(jù)，以小游戲作為項目，可以激發(fā)學生的學習興趣。

3.3 教學過程設計

1）引入情景式教學法

情境式教學法指的是充分利用形象、創(chuàng)設以形象為主體的生動具體的場景，從而引起學生的態(tài)度體驗，激起學生的學習情緒，把認知活動和情感活動結合起來的一種教學模式，即把對知識和技能的使用放到應用情景中[7]。情境教學法的核心在于激發(fā)學生的情感。情境教學是在對社會和生活進一步提煉和加工后才影響于學生的。例如，在學生成績管理系統(tǒng)的開發(fā)過程中，創(chuàng)建相關的情境，安排不同的學生，分別扮演學生、老師和管理員的角色，并進行相關的業(yè)務操作，從而對實訓項目的業(yè)務對象、業(yè)務邏輯和業(yè)務流程有深入的理解。

2）引入CDIO模式

教學過程中還引入了CDIO模式，CDIO模式是國際工程教育改革的新型成果，該模式致力于“項目教學”“做中學”等新型教育模式，是麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究團隊自2000年起，經過4年探索研究的產物。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate），它以產品研發(fā)到產品運行的生命周期為載體。構思（C）階段是根據(jù)項目內容的需求描述信息，撰寫需求分析文檔；設計（D）階段是根據(jù)需求分析文檔的內容設計相應的軟件結構和功能；實施（I）階段是根據(jù)設計結果和界面要求，用Java實現(xiàn)系統(tǒng)中的各項功能；運作（O）階段是根據(jù)軟件的功能需求運行系統(tǒng)，通過軟件測試方法，驗證軟件功能和界面跳轉是否符合既定要求。

實訓改革中通過引入CDIO模式，強化了學生自主學習和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，形成了任務內容具體化、教師指導個性化、學生交流多元化的教學特色。為確保實訓過程的順利進行，要求學生在進行每一階段，均需生成相應的文檔（如表1所示），指導老師對每個階段的文檔進行審核，作為學生平時成績的主要評分依據(jù)。

3）對標工作崗位能力的場景設計

根據(jù)在近幾年在上海、杭州、廣州、南寧、桂林等地的計算機行業(yè)企業(yè)進行專業(yè)調研時，企業(yè)對學生在團隊協(xié)作、溝通交流等職業(yè)素養(yǎng)方面的反饋，結合企業(yè)對Java技術工作崗位能力的要求，為學生設計工作場景，多角度培養(yǎng)學生的實踐應用能力。除了在前述環(huán)節(jié)中安排學生進行角色的扮演，還安排學生在不同的組中承擔不同的角色，例如，在A組中，參與進行需求分析等業(yè)務的討論，在B組中，參與功能模塊分析的討論，在C組中，參與詳細設計的討論，在D組中，參與測試的討論。這樣，通過大量交流和溝通，可以增加學生的課程參與程度，也增加了學生在完成自己的實訓題目時思考的寬度與廣度。

4）考核方案

Java綜合實訓考核方式考慮多方面的因素，最終的總評成績包括了學生平時表現(xiàn)、考核成績和實訓報告成績三大塊，其中，學生平時表現(xiàn)包含了學生在任務實現(xiàn)過程中與他人交流的情況、協(xié)作情況等；考核成績由指導老師對學生進行一對一單獨考核，學生對實訓成果的實現(xiàn)過程及細節(jié)進行答辯，答辯形式不限，但要求內容是實訓項目的完成情況、問題解決的情況、實訓體會等，從而了解學生對Java技術、數(shù)據(jù)庫原理和軟件工程理論等知識的掌握和熟悉程度，并作為實訓成績的主要依據(jù)；實訓報告則重點考核學生的文檔撰寫能力。

4 結束語

本文提出的改革模式已在本校信息工程學院進行了實際應用，CDIO工程教育理念也非常符合社會對應用型人才的需求，通過綜合實訓改革，學生逐漸變得敢說、敢辯，使用Java分析和解決計算機應用問題的能力得到提升，項目實踐能力也得到了提升。改革的效果在以賽促學方面得到顯著體現(xiàn)，近三年來，學生在藍橋杯全國軟件和信息技術專業(yè)人才大賽、中國大學生計算機設計大賽等學科競賽中獲廣西省區(qū)級一等獎以上獎項近30項。

在“雙一流”建設的大背景下，如何提高Java技術應用人才的培養(yǎng)是計算機相關專業(yè)人才培養(yǎng)模式中需要解決的一個重要問題，實踐類課程的教學已成為培養(yǎng)學生提升實踐能力的主要途徑。雖然，文中所述的Java綜合實訓改革取得了良好的成果，但依然存在著不足之處，比如，校企合作不夠深入[8]，未能及時將企業(yè)的案例項目及時轉化為實訓內容，未能在實訓環(huán)節(jié)安排企業(yè)一線軟件開發(fā)人員參與指導等。隨著新理念和新手段的不斷深度引入與融合，實訓改革將會持續(xù)進行，實訓內容將不斷進行調整，教師教學水平也會不斷提升，以便更好更快地適應科學技術的快速進步和社會經濟的飛速發(fā)展，為國家培育高質量應用型人才。